余熱回收再利用系統

李 碩，董志永，蔣大明，賀興健

（中節(jié)能萬潤股份有限公司，山東煙臺 264000）

1 成果背景

萬潤公司環(huán)保產業(yè)業(yè)務主要生產高端沸石環(huán)保材料，沸石產品工藝涉及加熱、升溫、保溫、烘干、降溫等，其降溫過程中產生的高溫冷卻水按工藝設計是通過冷卻塔將熱量散發(fā)到空氣中，不但造成了大氣污染且浪費了大量的低品位能源。此外，沸石產品生產產生的高溫副產物（產品廢液及脫氨水）直排到環(huán)保車間，導致環(huán)保車間廢水處理池溫度超限，尤其是夏季，只能通過人工投加冰塊的方式進行降溫緩解，浪費人力物力，帶來極大不便。而沸石車間本身及廠區(qū)內還有許多用熱需求，大量的熱量未得到有效利用而白白散失掉，存在供需矛盾。

2 成果方案

為了解決沸石車間熱量供需矛盾，解決環(huán)保車間廢水處理面臨的困境，通過一系列現場調研、供需平衡和梯度分析，本方案提供了一套安全可靠、自動化程度高、改造簡捷、效果顯著、多模式運行的余熱回收再利用系統。

2.1 供需平衡及梯度分析

（1）供熱點3 點。①A 車間高溫冷卻水，冷卻水回水溫度55 ℃，供水溫度50 ℃，冷卻水溫差5 ℃，冷卻水供水溫度要求≥40 ℃，單位時間內僅1 臺反應釜進行降溫操作，每臺反應釜需要的冷卻水循環(huán)量為30 m3/h，每天的冷卻時間約18 h；②B車間高溫冷卻水，冷卻水回水溫度52 ℃，供水溫度47 ℃，冷卻水溫差5 ℃，冷卻水供水溫度要求≥40 ℃，單位時間內僅1 臺反應釜進行降溫操作，每臺反應釜需要的冷卻水循環(huán)量為30 m3/h，每天的冷卻時間約15 h；③C 車間高溫廢液約100 t/d，溫度≥60 ℃，目前通過車間緩存罐存儲后間歇性排放；脫氨水1.5 t/h，溫度≥60 ℃，24 h 連續(xù)性排放。

（2）需熱點2 點。①廠區(qū)冬季供暖（常規(guī)供暖季：11 月15日～次年3 月15 日）目前采用蒸汽/水換熱機組對廠區(qū)供暖，循環(huán)泵型號TD125-40/4，水泵參數Q=160 m3/h、H=40 m、P=30 kW，暖氣供水溫度55 ℃，回水溫度45 ℃，根據現場儀表統計蒸汽消耗量約4 t/h；②A 車間去離子水設備處理量80 m3/h，為提高產水率，需將自來水預熱到25 ℃，目前是通過蒸汽/水換熱。

2.2 改造思路

基于此現狀，綜合考慮利用車間冷卻水和高溫廢液和脫氨水余熱，共同為廠區(qū)供暖和A 車間去離子水原水提供加熱熱源，既可實現脫氨水和高溫廢液降溫的目的，又可代替暖氣回水升溫和去離子水原水加熱所需要的蒸汽，變廢為寶。

2.3 系統組成

本系統充分利用廠區(qū)原有的供暖管網進行管路優(yōu)化改造（圖1），主要包括A 車間板式換熱器、自來水板式換熱器、脫氨水板式換熱器、廢液板式換熱器、B 車間板式換熱器、膨脹罐、2臺循環(huán)泵（1 用1 備）、超聲波熱量表和各閥門組等。分別通過板式換熱器回收各供熱點熱量，沿用廠區(qū)原有的暖氣管網，在加熱暖氣回水的同時，使用暖氣循環(huán)水作為本系統熱源側循環(huán)水，利用自來水板式換熱器給A 車間去離子水原水進行加熱。此外，本系統安裝2 臺循環(huán)泵，1 用1 備，配合原有的暖氣循環(huán)泵打循環(huán)。在系統水平高點，配置1 膨脹罐，穩(wěn)壓補水，避免因系統壓力變化導致頻繁補水動作。安裝3 套超聲波熱量表對熱量回收再利用情況進行計量。

2.4 運行方式

經過充分的供需平衡和梯度分析，本系統開發(fā)固化出2 種運行模式，分別適用供暖季和非供暖季：供暖季余熱利用優(yōu)先保證暖氣回水升溫，非供暖季余熱利用以實現去離子原水預熱和脫氨水、高溫廢液降溫為主。本系統自動化程度高，除運行模式切換外，平時通過車間主控室DCS 參數設定即可實現自動運行，無需額外人工投入。

3 成果實施

本項目改造自2019 年7 月份啟動，經過現場調研、方案論證、方案設計、設備采購及管路預制、現場施工等，歷時3 個月，于2019 年10 月底竣工。改造施工主要包括設備安裝施工及電氣安裝施工，總成本投入100 余萬元。

4 成果效益

圖1 優(yōu)化管路系統

本系統經試車調試穩(wěn)定運行至今，運行效果良好，安全可靠，自動化程度高，既節(jié)省了能源消耗，又保護了環(huán)境。項目實施后，通過回收沸石車間高溫冷卻水、脫氨水及廢液的熱量，應用于廠區(qū)冬季供暖和沸石車間去離子水設備的自來水預熱，有效解決沸石車間熱量供需矛盾，代替了大量燃煤，每年有效回收利用熱量約7827 GJ，按照公司自產蒸汽成本61.8 元/GJ 計算，直接節(jié)能收益達48 萬余元（根據現場超聲波熱量表統計，2020.1.10～5.10 實際回收利用熱量脫氨水/廢液熱量表121/1402、11 號車間循環(huán)水熱量表315/1664、16 號車間循環(huán)水熱量表239/2891，合計5282 GJ）。

通過方案優(yōu)化，充分利用現有供暖管道，減少工程量，縮短施工周期，直接節(jié)省改造成本11 萬元。高溫冷卻水熱量回收后，減少了冷卻塔降溫，降低了冷卻塔風扇運行費用和飄水損失。高溫廢液及脫氨水熱量回收后，溫度得到有效降低，緩解了環(huán)保車間廢水處理池溫度超限問題，節(jié)省環(huán)保車間后續(xù)再降溫人力物力。降溫冰塊每噸25 元，年投加冰塊3 個月共6650 t，直接節(jié)省降溫冰塊費用約16.6 萬元，同時可節(jié)省投加冰塊人工工時2000 余小時。本項目年綜合直接經濟效益近70 萬元，投資回收期1.5 年，經濟效益和社會效益顯著。